アスパラギン酸プロテアーゼの基質遷移状態概念に基づく阻害剤の分子設計と合成研究

• Project/Area Number: 04671316
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: Kyoto Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 徹 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (70204980) ; 藤原 洋一 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (60199396) ; 赤路 健一 京都薬科大学, 薬学部, 助教授 (60142296)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1992: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: アスパラギン酸プロテアーゼ / 基質遷移状態概念 / 酵素阻害剤 / レニン阻害剤 / HIVプロテアーゼ阻害剤 / ペプチド合成 / ドラッグデザイン

Research Abstract

アスパラギン酸プロテアーゼは生体において重要な働きをしており,活性部位としてアスパラギン酸を含有している一群の酵素の総称で,血圧,体液調節に重要なレニン,HIV(エイズウイルス)の増殖に重要な役割を果たすHIVプロテアーゼ等がある。我々は本酵素の作用機構研究から導かれた基質遷移状態概念を基盤として阻害剤の分子設計の一般的な方法論を確立した.
レニンの特異的阻害剤は副作用のない理想的な高血圧症治療薬として注目されており,酵素と基質との相互作用の解析を行ない,基質遷移状態誘導体の概念を基に水素結合,立体的,静電的及び疎水的相互作用を考慮した阻害剤のデザインを行なった.即ち疎水性基,酵素に安定なretro-inverso amide bond,transition-state mimicとしてノルスタチン型bioisostereを導入し,高活性高選択性のレニン阻害剤KRI-1314を合成した..
この方法論をHIVプロテアーゼ阻害剤研究にも応用し,遷移状態ミミックとしてヒドロキシメチルカルボニルアイソステアを導入したアロフェニルノルスタチンを用いたトリペプチド,KNI-227,KNI-272等を合成した.これらの阻害剤は高活性高選択性を示し,酵素の活性中心をターゲットとしているため耐性も生じにくいと思われる.また,光学的純度の高い阻害剤を合成し,syn体のみが活性を示すという立体化学的に重要な知見を得た.
本研究に必要なHIVプロテアーゼは,生化学的方法では大量の酵素が得られないので化学合成を行なった.また合成の効率を高めるため,CysをAlaに変換した酵素の誘導体も合成した.

Research Products

• [Publications] 木曽 良明: "ペプチド化学を基盤とした医薬品のデザインーレセプターと酵素をターゲットとして." ファルマシア. 28. 151-155 (1992)
• [Publications] Kenichi Akaji: "Regioselective double disulfide formation using silylchloride-sulfoxide system." Tetrahedron Letters. 33. 1073-1076 (1992)
• [Publications] Tsutomu Mimoto: "Design and synthesis of HIV protease inhibitors containing a hydroxymethylcarbonyl isostere as a transition state mimic." Peptide Chemistry. 395-400 (1992)
• [Publications] Kenichi Akaji: "Anchoring of Fmoc amino acid to 4-alkoxybenzyl alcohol resin using a new esterification reagent." Tetrahedron Letters. 33. 3177-3180 (1992)
• [Publications] Kenichi Akaji: "Disulfide bond formation using the silyl chloride-sulfoxide system for the synthesis of a cystine peptide." J. Amer. Chem. Soc.114. 4137-4143 (1992)
• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Efficient solid phase peptide synthesis:use of methanesulfonic acid α-amino deprotecting procedure and new coupling reagent,2-(benzotriazol-l-yl)oxy-1,3-dimethylimidazolidinium hexafluorophosphate(BOI)." Int.J.Peptide & Protein Res.40. 308-314 (1992)
• [Publications] S.Muranishi: "Trials of lipid moodification of peptide hormones for intestinal delivery." J. Control. Release. 19. 179-188 (1992)
• [Publications] 木曽 良明: "論理的にデザインされた本格的抗エイズ薬への期待. エイズウイルス(HIV)プロテアーゼ阻害剤." モダンメディシン. 21. 51-52 (1992)
• [Publications] Tsutomu Mimoto: "Kynostatin (KNI)-227 and-272,highly potent anti-HIV agents: Conformationally constrained tripeptide inhibitors of HIV protease containing allophenylnorstatine." Chem. Pharm. Bull.40. 2251-2253 (1992)
• [Publications] Tsutomu Mimoto: "Design of HIV protease inhibitors based on the Transition-state analogue concept." J. Pharmacobio-Dyn.15. S91- (1992)
• [Publications] 木曽 良明: "エイズ治療薬の開発に挑む." 化学. 47. 726-732 (1992)
• [Publications] Takaaki Yoshimasa: "Identification and endothelin-induced activation of multiple extracellular signal-regulated kinases in aortic smooth muscle cells." FEBS Letters. 311. 195-198 (1992)